保护及综自设备二次回路基础

继电保护及其二次回路基础一、概述1、二次设备之间的相互连接的回路统称为二次回路，通常包括交流电压回路、交流电流回路、控制回路、信号回路以及电源回路等。2、常用的电气编号（回路标号）1)交流电流回路：400~599，如A411，B411，C411，N411；2)交流电压回路：600~799，如Ⅰ母电压A630、B630、C630、L630、N600，Ⅱ母电压A640、B640、C640、L640、N600，切换后电压A710、B710、C710等；3)控制回路：常用固定的数字标号，如正电源1、101、201、301，负电源2、102、202、302，合闸3、7，跳闸33、37等；4)信号回路：801~999，一般信号公共端为801。5)电源回路：常用固定的数字标号，如控制电源+KM、-KM，保护装置电源+BM、-BM，交流电源~A、~N等。3、关于保护的分类1)主保护：能以最快速度、有选择性地切除保护设备与线路故障，如电流差动保护、高频距离保护、工频变化量阻抗保护等；2)后备保护：主保护或断路器拒动时，用来切除故障，如距离保护、零序保护、失灵保护等。二、线路保护1、保护屏配置220kV及以上的线路保护一般采用双重化配置，包括两套线路保护、操作箱、通道接口装置等。110kV及以下的线路则按单套保护装置配置。2、交流电流回路一条线路的线路保护1、2的交流电流分别取自CT的第1、第2个二次绕组，经过保护装置的模数转换、数据采集等处理后供线路保护使用。如图2的线路保护2的电流末端还串接给故障录波装置使用。图1一次接线图图2线路保护交流电流回路3、交流电压回路1)电压切换：Ⅰ段母线电压A630、B630、C630、N600以及Ⅱ段母线电压A640、B640、C640、N600引自屏顶小母线或公用测控屏，利用所挂母线刀闸的辅助接点，经过操作箱（或操作插件）的电压切换继电器1YQJ、2YQJ实现Ⅰ、Ⅱ段母线电压的切换。图3交流电压切换回路2)电压输入：切换后的电压A720、B720、C720经过保护屏的电压空开ZKK引入保护装置。线路电压A603不经过电压切换直接引入保护装置。图4交流电压输入回路4、直流电源回路保护装置、操作箱以及通道接口装置的直流电源，包括控制电源、装置电源，取自直流馈线屏或屏顶直流控制小母线（一般为10kV保护以及老站保护设备），经直流电源空开引入保护装置。图5保护装置电源回路图6控制电源回路5、控制回路220kV线路保护配置一组合闸出口回路，两组跳闸出口回路，合闸回路对应第Ⅰ组控制电源，两组跳闸回路分别对应第Ⅰ、Ⅱ组控制电源；110kV及以下线路保护一般只配置1组合闸出口回路，1组跳闸出口回路。220kV线路断路器机构一般为分相或三相联动机构，110kV及以下线路断路器机构一般为三相联动机构。以下以220kV分相操作断路器机构为例，分析220kV线路保护的控制回路。图7保护装置开出回路1)合闸回路当遇到瞬时性故障后，保护装置动作，驱动内部重合闸出口继电器，其动合接点HJ-1闭合，经重合闸出口压板1LP4后输出合闸命令（J3）。J3启动操作箱的重合闸重动继电器ZHJ，输出合闸出口7A、7B、7C。图8A相合闸回路2)分相跳闸回路分相跳闸回路有两组，第Ⅰ组跳闸回路标号分别为K101（第Ⅰ组控制电源正端）、137A（A相跳闸出口Ⅰ）、137B（B相跳闸出口Ⅰ）、137C（C相跳闸出口Ⅰ）、K102（第Ⅰ组控制电源负端），第Ⅱ组跳闸回路标号分别为K201（第Ⅱ组控制电源正端）、137A（A相跳闸出口Ⅱ）、137B（B相跳闸出口Ⅱ）、137C（C相跳闸出口Ⅱ）、K202（第Ⅱ组控制电源负端）。以第Ⅰ组A相跳闸回路为例，当保护装置动作后，需要单相跳闸出口时，保护装置驱动内部第Ⅰ组分相跳闸出口继电器，其动合触点TJA-1闭合，经1LP1跳闸压板后输出跳闸指令J133A。J133A启动操作箱的跳闸保持继电器11TBIJa、12TBIJa，输出跳闸出口137A。图9第Ⅰ组A相跳闸回路3)三相跳闸回路三相跳闸回路也有两组，第Ⅰ组三跳回路标号分别为K101、J133Q（三跳起动重合闸）、J133R（三跳不起动重合闸）、K102，第Ⅱ组三跳回路标号分别为K201、J233Q（三跳起动重合闸）、J233R（三跳不起动重合闸）、K202。以第Ⅰ组三相跳闸回路为例，当保护装置动作后，需要三相跳闸出口时，保护装置驱动内部第Ⅰ组三相跳闸出口继电器，其动合触点1CKJQ1、1CKJR1闭合，经1LP4、1LP5跳闸压板后输出跳闸指令J133Q、J133R。J133Q、J133R启动操作箱的第Ⅰ组跳闸回路，输出跳闸出口137A、137B、137C。图10PSL-603开出回路图11第Ⅰ组三相跳闸回路6、信号回路线路保护的信号回路的电源由测控装置的遥信电源提供，保护装置、操作箱以及通道接口装置等提供空的信号接点。图12RCS-902C信号开出接点三、主变保护主变保护包括电量保护和非电量保护，220kV主变保护要求双重化配置，含大、小套保护（第Ⅰ、Ⅱ套）、三侧操作箱；110kV及以下主变保护采用单套配置，但要求主保护和后备保护分开配置。1、交流电流回路220kV主变的220kV、110kV侧的CT包括开关CT、开关CT、中性点CT（零序CT）以及中性点放电间隙CT，10kV侧包括开关CT、电抗器CT（不一定有），分别提供给主变的各种保护使用。2、交流电压回路220kV主变的220kV、110kV侧保护交流电压，由各自侧的母线电压经操作箱切换后接入保护装置，10kV侧引自公用测控的该侧母线电压。3、非电量开入回路主变非电量保护，将主变本体的非电量信号，包括有载重瓦斯、本体重瓦斯、开关压力释放、油温高跳闸、本体轻瓦斯、油位异常等信号引入，经过保护装置跳闸或报警。非电量投跳闸，如本体重瓦斯、有载重瓦斯等，需经本体重瓦斯、有载重瓦斯等功能压板。图13主变非电量开入回路4、控制回路主变三侧断路器均有独立的控制回路，一般高压侧配置单独的操作箱，中低压侧的操作箱与非电量保护组合为一台装置。主变220kV侧断路器一般为三相联动机构，配置一组三相合闸、两组三跳线圈；中低压侧断路器一般为三相联动机构，配置一组三相合闸、一组三跳线圈。非电量保护与电量保护的跳闸出口不同，配置单独的跳闸出口压板。图14主变高压侧跳闸出口回路图15主变中低压侧跳闸出口回路主变保护无重合闸功能，通过测控装置的KK把手实现手动合闸。5、信号回路非电量信号为自保持信号，需通过非电量保护装置的复归按钮手动复归。四、母差保护220kV母差保护采用双重化配置，每套保护配置差动及失灵保护。110kV母差保护采用单套配置，且仅配置差动保护。差动保护利用接于母线上各支路的A、B、C三相电流差构成，其中大差取所有支路的电流向量和，不含母联电流；小差取接于该段母线上的各支路的电流向量和，含母联电流。大差判断区内、区外故障，小差选择故障母线。1、交流电流回路母差保护的交流电流取自各支路的CT，各组CT的接地点设在各支路断路器端子箱。2、交流电压回路交流电压用作差动及失灵保护的复压闭锁判据，引自屏顶小母线或公用测控屏的两段母线电压。TV断线将开放差动保护、失灵保护，装置发告警信号，有可能造成保护误动。3、母联断路器、刀闸开入回路母差保护取母联断路器的常开、常闭辅助接点作为母线并列、分列运行的判据，无断路器位置开入的情况下，装置默认取母联断路器合位，但装置发告警信号。图16母联断路器位置开入各支路刀闸开入取Ⅰ母刀闸、Ⅱ母刀闸的常开辅助接点，当装置开入位置与现场实际位置不符时，发“开入异常”告警信号。刀闸开入电源断电后，装置的刀闸位置会保持断电前的位置，防止误动。图17刀闸位置开入4、主变复压解闭锁、启动失灵开入回路当母线所连的某断路器失灵时，由该支路提供三跳、单跳失灵启动接点给母差保护装置，经失灵复合电压闭锁，跳开该母线连线的所有断路器。图18母差失灵开入不同于其它支路，主变支路设置“主变失灵解闭锁”的开入接点，当该支路启动失灵开入接点与“主变失灵解闭锁”开入接点同时动作，实现解除该支路所在母线的失灵保护电压闭锁。图19主变失灵解复压闭锁开入五、二次工作安措执行的注意事项在二次设备上工作时，应执行二次工作安全措施票，与有电的联系的运行设备进行隔离，遵循防三误的原则（误碰、误整定、误接线）。1、交流电流回路隔离应先短接CT二次回路，确认无流后，断开电流中间连接片，与CT二次外回路进行隔离。执行过程中应防止CT二次回路开路。2、交流电压回路隔离应断开母线电压源头，若端子排有中间连接片的，可打开连接片，并用红色绝缘胶布封住外侧端子，防止误碰；若无中间联接片的，遇有电压切换的，应拔出电压切换插件，无电压切换的，应断开交流电压空开。执行过程中应防止PT二次回路短路。3、线路、主变、母联保护与母差保护的隔离应解除本屏三跳、单跳启动失灵压板，主变保护还应解除主变失灵解复压闭锁压板，同时母差保护屏解除该间隔的启动失灵压板，用红色绝缘胶布封住，防止误投。本屏端子排的启动失灵二次接线应用红色绝缘胶布封住，防止误碰。4、与故障录波装置的隔离解除故障录波装置的信号公共端（G01），防止故障录波装置频繁起动。5、与故障信息系统的隔离在故障信息系统上将检修的保护装置置于调试状态，避免检修时大量的信息进入故障信息系统。六、保护反措要点1、CT二次回路一点接地CT二次回路一般在断路器端子箱进行一点接地，差电流取和电流的，如桥式接线的主变保护，接地点应选择在和电流处（一般为保护屏）。2、PT二次回路一点接地经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，变电站的N600小母线应通过电缆（至少4平方以上多股黄绿线）在控制室内可靠一点直接接地并严禁解开，一般接地点设在公用测控屏，在接地点应悬挂明显标示牌。为保证接地可靠，各电压互感器的中性线N600不得接有可能断开的断路器或接触器等。3、双重化配置的保护，每套保护装置的装置电源应取自不同的直流母线段；两组控制电源也应取自不同的直流母线段。4、新建、技改的双母差双失灵保护，其失灵启动应采用间隔保护单对单启动对应失灵保护方式，并严格核查线路（元件）保护、母差失灵保护直流对应关系。5、新建、改造工程，断路器三相不一致保护、断路器防跳回路由断路器机构本体实现。应解除操作箱的防跳功能。6、防止交流串直流的措施1)防止交直流电缆混用，交直流回路不得共用一根电缆。2)防止交直流辅节点混用，规范刀闸、断路器辅助接点的使用，刀闸控制箱、汇控箱不同功能（如电气防误与母差、线路保护切换回路）辅助触点应以空端子或绝缘隔板隔离。3)加强保护用光耦的配置和非电量、三跳永跳继电器动作功率的校验，避免交流串入后保护误动。4)厂站内远跳、远传回路、保护发信收信回路不得采用100米以上长电缆启动光耦方式。5)变压器直接作用于跳闸的非电量保护，母差跳主变、主变跳母联、母分等大于120米启动操作箱的三跳、永跳继电器应严格采用较大动作功率强电继电器（额定电压下动作功率必须大于5瓦），并满足动作时间和可靠动作的要求。6)距离大于800米以上启动操作箱三跳、永跳的回路，要求采用光纤传输方式实现跳闸。7)保护装置从开关站引入开入量的光耦工作电压不能采用弱电，必须是保护装置的额定电压（110伏或220伏）,光耦的动作电压范围应在55%-70%的额定电压之间，防止站内直流一点失地后开入光耦误翻转影响保护的判别，甚至造成保护误动的严重后果。